2012 Fiscal Year Annual Research Report
グラフェンの生成とこれを用いた機能性炭素材料の開発とエネルギーデバイスへの応用
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22560311
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| Research Institution | Nagano National College of Technology |
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Principal Investigator |
押田 京一 長野工業高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (90224229)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
板屋 智之 長野工業高等専門学校, 一般科, 准教授 (80263961)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 電気・電子材料 / 炭素材料 / 透過電子顕微 / エネルギーデバイス |
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| Research Abstract |
エネルギーデバイス用電極材料の開発を目指して，透過電子顕微鏡（TEM），高分解能透過電子顕微鏡（HRTEM）と画像処理，3次元透過電子顕微鏡（3D- TEM）および小角X線散乱法（SAXS）を用いて，グラフェン，グラフェンにより構成されたカップスタック型カーボンナノチューブ（CSCNT）とメソ孔活性炭の組織および構造解析を行った．
CSCNTのPt微粒子の担持状況を3D-TEMにより観察し，CSCNTのチューブの外側と内側にあるPt粒子の数を測定した．担持されたPt粒子は，ほぼ半数ずつがCSCNTの外部と内部にあることがわかった．Pt粒子を抽出した2値化画像に2D-FFTを施すことによりPt粒子間の距離を20～30nmであると推定することができ，この結果は直接測定したPt粒子間距離とほぼ一致した．また，1000°Cで熱処理したPt粒子径の測定結果は平均は約5nmであった．この内外のPt粒子が触媒として利用可能であると考えられる．
グラフェンのTEMによる構造解析のため，炭素材料に含まれるナノ構造の解析法を検討した．1800°Cで熱処理したコークスのHRTEM観察像に2次元高速フーリエ変換（2D-FFT）を施し，パワースペクトル（PWS）を得た．グラフェンの分子モデル作成し，これに2D-FFTを適用して得たPWSから，HRTEM像はbasal面に垂直な方向から観察したものであることがわかった．本手法を用いることにより，グラフェンの積層状態を分析できることが示された．
3D-TEMにより，3次元的に均質な細孔が形成されていることが観察された．ここで用いたメソ孔活性炭は均一で異種物質の導入のために十分な広さがあり，ナノ空間利用において有用と考えられる．
これらの実験結果からHRTEMと画像処理，SAXSを組み合わせた解析法は，材料のナノ構造解析に有効であることが示された．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Structural analysis of nano structured carbon by trans-mission electron microscopy and image processing2013
Author(s)
K. Oshida, M. Murata, K. Fujiwara, T. Itaya, T. Yanagisawa, K. Kimura, T. Nakazawa, Y.A. Kim, M. Endo, B.-H. Kim, K.S. Yang
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Journal Title
Applied Surface Science
Volume: 275
Pages: 409-412
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Structural Analysis of Carbon Nanotubes for Energy Storage by Three Dimensional and High Resolution2012
Author(s)
K. Oshida, M. Murata, K. Fujiwara, T. Itaya, K. Osawa, M. Nishiiri, Y. Yajima, T. Yanagisawa, K. Kimura, T. Nakazawa, K. Y. Jung, K. C. Park, M. Endo
Organizer
The Annual World Conference on Carbon (Carbon2012)
Place of Presentation
Krakow, Poland
Year and Date
20120618-20120620
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[Presentation] Analysis of Nano Structured Carbon by Transmission Electron Microscopy and Image Processing2012
Author(s)
K. Oshida, M. Murata, K. Fujiwara, T.Itaya, T. Yanagisawa, K. Kimura, T. Nakazawa, Y.A. Kim, M. Endo, B.H. Kim, K.S. Yang
Organizer
7th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials (NANOSMAT)
Place of Presentation
Prague, Czech Republic
Year and Date
20120000
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[Presentation] Study of Analysis Techniques of Nano Structured carbon materials by Transmission Electron Microscopy2012
Author(s)
M. Murata, K. Oshida, K. Fujiwara, T.Itaya, D. Kobayashi, M. Shibuya, M. Nishiiri, Y. Yajima, T. Yanagisawa, K. Kimura, T. Nakazawa, T. Hayashi, M. Endo
Organizer
The Annual World Conference on Carbon (Carbon2012)
Place of Presentation
Krakow, Poland
Year and Date
20120000
